魯科版必修第一冊第3章第3節(jié)第1課時自然界中氮的循環(huán)課件（42張）

第3節(jié)氮的循環(huán)第1課時自然界中氮的循環(huán)學習目標1.通過了解自然界中氮循環(huán)的基本過程,認識氮循環(huán)過程中的重要物質,并了解含氮物質的相互轉化在生產、生活中的應用及對生態(tài)環(huán)境的影響。2.通過對氮氣性質的學習,了解氮的固定的含義與種類。3.通過認識雷雨時氮元素的轉化途徑,掌握NO、NO2的物理性質和化學性質。任務分項突破課堂小結提升學科素養(yǎng)測評任務分項突破學習任務1自然界中氮的循環(huán)與氮的固定自主梳理1.自然界中的氮循環(huán)(1)氮元素在自然界中的存在形式:

態(tài)和

態(tài)。(2)自然界中氮的循環(huán)。游離化合②化石燃料的燃燒、農作物的秸稈燃燒產生的

參與氮的循環(huán)。2.氮氣的性質(1)物理性質。顏色狀態(tài)氣味密度溶解性

色氣態(tài)

味與空氣接近

溶于水氨氮氧化物無難無(2)化學性質。通常狀況下,氮氣的化學性質

,很難與其他物質發(fā)生反應。①放電條件下與O2反應:

。②高溫、高壓、催化劑條件下與H2反應:

。3.氮的固定(1)定義:使空氣中

的氮轉化為含氮化合物的過程。不活潑游離態(tài)互動探究探究氮氣的性質與氮的固定由于氮氣分子內兩個氮原子以非常強的作用結合在一起,我們很難破壞這種作用而讓氮原子與其他元素原子結合,所以氮氣化學性質不活潑。但如果能提供足夠的能量,氮氣也可以發(fā)生反應,比如放電條件下與氧氣化合,高溫、高壓、催化劑條件下與氫氣的化合等。問題1:氮氣為什么可以用作保護氣?提示:因為氮氣的化學性質不活潑,在通常情況下,氮氣很難與其他物質反應,也不會和食物反應而使之變質。氮氣本身無毒無害,不會直接對人體產生傷害。問題2:氮氣作為一種非金屬單質,在化學反應中氮氣只能做氧化劑嗎?提示:不是。氮氣中氮元素為0價,處于中間價態(tài),既有氧化性,又有還原性,因此在化學反應中既可以做氧化劑也可以做還原劑,如與H2、Mg反應時N2做氧化劑,與O2反應時N2做還原劑。問題3:有經驗的農民都知道種大豆、花生不用上氮肥,你認為有道理嗎?提示:有道理。因為豆科植物的根瘤菌能把空氣中的氮氣轉化為含氮化合物給植物提供氮肥。問題4:將1molN2、3molH2充入密閉容器中,在一定條件下反應,能否得到2molNH3?原因是什么?提示:不能。因為合成氨的反應是可逆反應,不能完全進行到底。歸納拓展氮氣的性質及工業(yè)制法(1)氮元素有多種變價,N2中氮元素為0價,處于中間價態(tài),故N2既有氧化性,又有還原性。題點一氮的固定1.(2021·遼寧大連期中)將大氣中游離態(tài)的氮(N2)轉化為氮的化合物的過程叫作氮的固定。下列反應屬于氮的固定的是(

)題組例練A解析:A.氮單質轉化成氮的化合物,屬于氮的固定,符合題意;B、C、D都是氮的化合物之間的轉化,不符合題意。2.(2022·河北石家莊期末)將氮從游離態(tài)轉化為化合態(tài)的過程稱為固氮。下列屬于自然固氮的是(

)A.汽車尾氣排放過程中會有部分N2轉化為氮氧化物B.在高溫、高壓、催化劑的條件下用N2和H2合成NH3C.蛋白質在空氣中微生物作用下轉化為無機物D.雷雨天里空氣中的N2轉化為氮氧化物解析:汽車尾氣排放過程中N2轉化為氮氧化物不屬于自然固氮,故A錯誤;在高溫、高壓、催化劑的條件下用N2和H2合成NH3的過程屬于人工固氮,故B錯誤;蛋白質在空氣中微生物作用下轉化為無機物不屬于固氮過程,故C錯誤;雷雨天里空氣中的N2轉化為氮氧化物屬于自然固氮,故D正確。D題點二氮的循環(huán)與氮氣性質3.(2022·北京延慶期中)自然界的氮循環(huán)如圖所示。下列說法不正確的是(

)A.工業(yè)合成氨屬于人工固氮B.雷電作用下N2與O2發(fā)生化學反應C.在氮循環(huán)過程中不涉及氧化還原反應D.含氮無機物與含氮有機化合物可相互轉化C解析:工業(yè)合成氨是在高溫、高壓、催化劑作用下,將N2與H2化合生成NH3,屬于人工固氮,A正確;在雷電作用下,空氣中的N2與O2發(fā)生化學反應,生成NO氣體,B正確;在氮循環(huán)過程中,將N2轉化為NO、NO2、HNO3,以及根瘤菌固氮,都屬于氧化還原反應,C不正確;在根瘤菌作用下,植物可將N2轉化為含氮化合物,并進一步轉化為蛋白質,實現(xiàn)含氮無機物向含氮有機化合物的轉化,動、植物遺體在土壤中微生物的作用下轉化為氨,實現(xiàn)了含氮有機化合物向含氮無機物的轉化,D正確。4.(2021·北京第五中學期中)下列關于氮氣的性質,敘述錯誤的是(

)A.氮氣在通常條件下化學性質穩(wěn)定B.氮氣在高溫、放電等條件下可以發(fā)生化學反應C.氮氣在化學反應中只能做氧化劑D.氮氣在發(fā)生化學反應過程中分子遭到破壞C解析:氮氣分子結構牢固,難斷裂,在通常條件下化學性質穩(wěn)定,故A正確;氮氣在高溫、放電等條件下可與氧氣等發(fā)生化學反應,故B正確;氮氣與氧氣反應生成一氧化氮,在化學反應中做還原劑,故C錯誤;氮氣發(fā)生化學反應是氮原子的重新組合,必須先破壞氮氣分子,故D正確。學習任務2氮的氧化物自主梳理1.氮的氧化物氮的化合價+1+2+3+4+5對應氧化物N2O

.N2O3

、N2O4N2O5NONO22.NO和NO2(1)物理性質。物質顏色狀態(tài)氣味毒性水溶性NO

.氣態(tài)

.有毒

溶于水NO2

.氣態(tài)

.有毒

溶于水無色無味難紅棕色刺激性易(2)化學性質。①實驗探究。實驗裝置實驗操作現(xiàn)象向充滿NO氣體的試管中注入O2氣體顏色

.

.向充滿NO2氣體的試管中注入水氣體逐漸減少,顏色

.

,得到

色溶液由無色逐漸變?yōu)榧t棕色由紅棕色變?yōu)闊o色無②結論:在一定條件下,NO與NO2可以相互轉化。NO→NO2:

;NO2→NO:

。(3)NO對生物體的影響。①結合血紅蛋白的能力比CO還強,更容易造成人體缺氧。②一種傳遞神經信息的“信使分子”,在擴張血管、提高免疫力、增強記憶力等方面有著重要的作用。(4)NO2對生活用品的影響。①能使多種織物褪色,損壞多種織物和尼龍制品。②對金屬和非金屬材料也有腐蝕作用?；犹骄刻骄?

NO、NO2的性質在工業(yè)合成氨發(fā)明以前,農業(yè)糧食如何實現(xiàn)高產、增產一直很難有大的突破。根本的問題在于沒有高效的固氮方法,但有經驗的農民都熟知一句諺語“雷雨發(fā)莊稼,一場雷雨一場肥”。本來這只是一個多年相傳下來的經驗,但已被現(xiàn)代化學證實了其說法的科學性。問題1:為什么雷雨能發(fā)莊稼?試用學過的化學知識進行解釋。問題2:對“雷雨發(fā)莊稼”過程中涉及到的含氮物質的性質你有何結論?提示:因為需要放電時才能發(fā)生氮氣與氧氣的反應,體現(xiàn)了氮氣化學性質的穩(wěn)定性;NO極易被氧化;NO2易與水反應。問題3:雷雨發(fā)莊稼的原理屬于哪種固氮方式?提示:屬于自然固氮中的高能固氮。探究2

NO、NO2溶于水的計算在學習了氮氧化物以后,為了能更清晰地觀察NO和NO2的相互轉化,某化學學習小組的同學設計如下實驗裝置。按圖組裝好實驗裝置,并檢查裝置氣密性,實驗前用排水法收集半瓶NO氣體。問題4:打開止水夾,推動針筒活塞,使O2進入燒瓶。觀察并解釋看到的現(xiàn)象。問題5:然后輕輕搖動燒瓶,燒瓶中觀察到什么現(xiàn)象?解釋出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因。問題6:若最后燒瓶中充滿了水,則原燒瓶中NO與通入氧氣的體積之比為多少(同溫同壓下)?用化學方程式說明。歸納拓展氮氧化物溶于水的計算(2)氮的氧化物與氧氣混合后溶于水的情況分析。①NO2和O2的混合氣體溶于水(足量)時,情況分析見下表:②NO和O2同時通入水(足量)中時,情況分析見下表:氣體比例剩余氣體情況V(NO)∶V(O2)=4∶3時恰好反應,無氣體剩余V(NO)∶V(O2)<4∶3時剩余氧氣V(NO)∶V(O2)>4∶3時剩余NO題組例練題點一氮氧化物的性質1.(2021·河北滄州聯(lián)考)一氧化氮廣泛分布于生物體內各組織中,特別是神經組織中,它是一種新型生物信使分子。下列關于NO的敘述中正確的是(

)A.NO是酸性氧化物,它與水反應生成亞硝酸(HNO2)B.NO是一種無色氣體,是造成光化學煙霧的因素之一C.因為NO在人體內起著多方面的重要生理作用,所以NO對人體無害D.常溫常壓下,NO不能與空氣中的氧氣直接化合B解析:NO不與水、堿溶液反應,不屬于酸性氧化物,故A錯誤;NO為無色、無味、有毒的氣體,且NO是造成光化學煙霧的因素之一,故B正確;雖然NO在人體內起著多方面的重要生理作用,但NO是有毒氣體,NO會與血紅蛋白結合,導致血紅蛋白失去運輸氧氣的能力,對人體有害,故C錯誤;常溫常壓下,NO能夠與空氣中的氧氣直接化合生成二氧化氮氣體,故D錯誤。2.(2022·北京昌平區(qū)期末)下列關于NO2性質的描述中,不正確的是(

)A.紅棕色氣體 B.能與水反應C.有刺激性氣味 D.只具有氧化性D解析:二氧化氮為紅棕色氣體,故A正確;NO2與水發(fā)生反應生成硝酸和一氧化氮,故B正確;NO2易溶于水、有刺激性氣味,故C正確;NO2中氮元素化合價為+4價,屬于氮元素的中間價態(tài),既具有氧化性,也具有還原性,故D錯誤。題點二氮氧化物溶于水的計算3.如圖所示,當向試管內通入17.5mLO2時,最后試管中液面仍在原來的位置,則原試管中NO的體積為(

)A.10mL B.12mL C.14mLD.8mLAD課堂小結提升【知識整合】【易錯提醒】1.誤認為氮氣參與化學反應只能做氧化劑,其實氮氣與氧氣反應時,氮氣做還原劑。2.誤認為氮的固定是氮氣轉化為氨氣,其實氮氣轉化為氧化物也屬于氮的固定。3.誤認為NO2是酸性氧化物。其實不然,由于NO2與水反應還生成NO,所以NO2不是酸性氧化物。4.NO并非對人體無益。例如具有傳遞神經信息、擴張血管、提高免疫力等作用。5.誤認為NO2與O2的混合氣體溶于水,剩余氣體要么是O2,要么是NO2。其實剩余氣體只能是O2或NO。學科素養(yǎng)測評氮氧化物指的是只由氮、氧兩種元素組成的化合物,包括多種化合物。除一氧化二氮及二氧化氮以外,其他氮氧化物均不穩(wěn)定,遇光、熱變成二氧化氮及一氧化氮,一氧化氮又變?yōu)槎趸?。因?環(huán)境中接觸的主要為一氧化氮和二氧化氮,并以二氧化氮為主。氮氧化物對環(huán)境的損害作用極大,它既是形成酸雨的主要物質之一,也是形成大氣中光化學煙霧的重要物質和消耗O3的一個重要因子。因此加大對氮氧化物的治理是環(huán)境保護的重要舉措。(1)在一定條件下氨氣可用來將氮氧化物轉化為無污染的物質。寫出氨氣和二氧化氮在一定條件下反應的化學方程式:

,該反應中氧化劑是

,還原劑是

。

氮氧化物指的是只由氮、氧兩種元素組成的化合物,包括多種化合物。除一氧化二氮及二氧化氮以外,其他氮氧化物均不穩(wěn)定,遇光、熱變成二氧化氮及一氧化氮,一氧化氮又變?yōu)槎趸?。因?環(huán)境中接觸的主要為一氧化氮和二氧化氮,并以二氧化氮為主。氮氧化物對環(huán)境的損害作用極大,它既是形成酸雨的主要物質之一,也是形成大氣中光化學煙霧的重要物質和消耗O3的一個重要因子。因此加大對氮氧化物的治理是環(huán)境保護的重要舉措。(2)汽車尾氣中含有CO和NO,消除這兩種物質對大氣污染的方法是安裝催化轉化器,使它們發(fā)生反應生成對大氣無污染的氣體,該反應的化學方程式為

。

氮氧